《機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)大綱

第頁《機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》教學(xué)大綱課程編號：13180338英文名稱：RobotTechnologyandApplication學(xué)分：3學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)56學(xué)時(shí)，其中理論40學(xué)時(shí)，實(shí)踐16學(xué)時(shí)先修課程：電機(jī)與電力拖動(dòng)課程類別：專業(yè)方向選修課程授課對象：自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機(jī)械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用》是機(jī)器人學(xué)院的一門專業(yè)選修課，本課程是一門融運(yùn)動(dòng)、力學(xué)分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制為一體的綜合性課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)器人的基本原理、基本結(jié)構(gòu)、基本控制方式及基本研究方法，通過實(shí)驗(yàn)將理論與實(shí)踐結(jié)合，用理論為工程服務(wù)。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo)：1.知識與技能目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立機(jī)器人的基本概念，掌握機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。了解機(jī)器人語言，具備一定的機(jī)器人分析和應(yīng)用能力。2．過程與方法目標(biāo)：通過對機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)使學(xué)生的思維和分析方法得到一定的訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上提高對機(jī)器人技術(shù)的認(rèn)識，并具備一定的機(jī)器人分析和應(yīng)用能力，為以后專業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)。3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀發(fā)展目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)作為一個(gè)工程技術(shù)人員必須具備的堅(jiān)持不懈的學(xué)習(xí)精神，勇于探索的科學(xué)態(tài)度和積極向上的價(jià)值觀，為未來的學(xué)習(xí)、工作和生活奠定良好的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重對應(yīng)關(guān)系3.1能根據(jù)用戶需求確定自動(dòng)化工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)和任務(wù)。課程目標(biāo)11M4.3能選用或搭建實(shí)驗(yàn)裝置，采用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，安全地開展實(shí)驗(yàn)。課程目標(biāo)21M5.3能夠使用現(xiàn)代技術(shù)和工程工具對自動(dòng)化領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，并理解其局限性。課程目標(biāo)31H（H—高，M—中，L—低）三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1緒論了解機(jī)器人的定義,分類,組成,理解坐標(biāo)，技術(shù)參數(shù)的意義2集中講授12數(shù)理基礎(chǔ)理解位置和姿態(tài)的表示，能理解和掌握坐標(biāo)變換、齊次坐標(biāo)變換、通用旋轉(zhuǎn)變換在機(jī)器人中的應(yīng)用4集中講授13機(jī)器人運(yùn)動(dòng)理解和掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué),機(jī)器人的雅可比矩陣分析8集中講授1、2、34機(jī)器人動(dòng)力學(xué)能理解和掌握剛體動(dòng)力學(xué)，機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程式8集中講授、小組討論1、2、35機(jī)器人傳感器了解各種傳感器原理及傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用4集中講授、小組討論1、26機(jī)器人軌跡規(guī)劃了解軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題、掌握關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算、笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃、規(guī)劃軌跡的實(shí)時(shí)生成的方法及應(yīng)用8集中講授、小組討論1、26機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展了解機(jī)器人在各種行業(yè)中的應(yīng)用，了解機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢及社會(huì)問題4小組討論2、3合計(jì)40序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類型對應(yīng)課程目標(biāo)1三菱機(jī)機(jī)器人的操作與實(shí)例學(xué)習(xí)三菱機(jī)器人編程與操作8驗(yàn)證1、22機(jī)器人的編程了解在線和離線編程的意義掌握使用MATLAB進(jìn)行仿真8驗(yàn)證1、2、3合計(jì)16四、課程教學(xué)方法1、課堂教學(xué)課堂講授中要重點(diǎn)對基本概念、基本方法和解題思路的講解；采用啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)踐和自學(xué)獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；增加討論課，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性；注意培養(yǎng)學(xué)生提高利用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及手冊等技術(shù)資料的能力。講課要聯(lián)系實(shí)際并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。課堂教學(xué)方法：講授、討論。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：自主練習(xí)、個(gè)別答疑、集中指導(dǎo)。課外學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)教材相關(guān)章節(jié)和課程網(wǎng)站上的教學(xué)視頻，個(gè)體項(xiàng)目與團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目相結(jié)合，課外完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課外學(xué)習(xí)和作業(yè)實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過集中實(shí)驗(yàn)，理解有關(guān)知識點(diǎn)，掌握常用分析和設(shè)計(jì)方法。3.課外學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí)：要求學(xué)生在課前按預(yù)習(xí)計(jì)劃完成自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，即自學(xué)教材相關(guān)章節(jié)，觀看課程網(wǎng)站上教學(xué)視頻。課后作業(yè)：要求學(xué)生按時(shí)完成課后作業(yè)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)：要求學(xué)生按階段完成2個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，沒有經(jīng)過課堂討論的項(xiàng)目，需要集中進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)收，要求每個(gè)人進(jìn)行系統(tǒng)演示和口頭匯報(bào)。五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核1．考核方式考試（√）考查（）2．成績記載百分制（√）五級分制（）3.考核原則強(qiáng)化實(shí)踐——強(qiáng)化課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)突出平時(shí)——注重平時(shí)作業(yè)提前關(guān)聯(lián)——提前與專業(yè)學(xué)習(xí)關(guān)聯(lián)，提高學(xué)習(xí)的興趣注重能力——重點(diǎn)考察機(jī)器人編程及應(yīng)用的能力4.成績總評考核評價(jià)構(gòu)成：平時(shí)成績30%，實(shí)驗(yàn)成績20%，期末閉卷考試50%。5.考核方案（1）平時(shí)成績考核方案平時(shí)成績30%包括課堂表現(xiàn)（課內(nèi)提問、討論、紀(jì)律）15%，平時(shí)作業(yè)15%。主要考察點(diǎn)按表5-1。表5-1平時(shí)成績的考核方案序號考察點(diǎn)占比%得分對應(yīng)課程目標(biāo)1課內(nèi)提問、討論和課堂紀(jì)律50課程目標(biāo)1，22平時(shí)作業(yè)50課程目標(biāo)1、21）課堂表現(xiàn)課堂表現(xiàn)包占10%，包括課內(nèi)提問、討論和課堂紀(jì)律。每次按A、B、C、D四等予以記載，總評時(shí)最終折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。不遵守課堂紀(jì)律，一次扣1分；扣完為止。2）平時(shí)作業(yè)平時(shí)作業(yè)占10%，每次按A、B、C、D四等予以記載,缺交一次扣1分，總評時(shí)最終折算成A（10分）、B（8分）、C（7分）、D（6分）。（2）實(shí)驗(yàn)成績考核方案實(shí)驗(yàn)成績占20%，共6個(gè)實(shí)驗(yàn)。總評時(shí)，根據(jù)總體表現(xiàn)給定優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格，期末總評時(shí)最終折算成優(yōu)秀（95分）、良好（85分）、中等（75分）、及格（65分），不及格（50分），并根據(jù)按該項(xiàng)總得分×占比20%的方式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)成績。表5-3實(shí)驗(yàn)的考核方案序號考察點(diǎn)占比%得分對應(yīng)課程目標(biāo)1課堂紀(jì)律表現(xiàn)10課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22操作能力，實(shí)驗(yàn)功能實(shí)現(xiàn)情況403實(shí)驗(yàn)報(bào)告50（5）期末閉卷考試考核方案期末閉卷考試占50%，其考核方案參見表5-4。期末考試卷面成績不能低于50分，低于50分者，其課程總評成績?yōu)椴患案瘛１?-4期末閉卷考試的考核方案序號考察點(diǎn)占比%總分得分對應(yīng)課程目標(biāo)1了解機(jī)器人的定義,分類,組成,理解坐標(biāo)，技術(shù)參數(shù)的意義1070課程目標(biāo)1理解位置和姿態(tài)的表示，能理解和掌握坐標(biāo)變換、齊次坐標(biāo)變換、通用旋轉(zhuǎn)變換在機(jī)器人中的應(yīng)用30理解和掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué),機(jī)器人的雅可比矩陣分析20能理解和掌握剛體動(dòng)力學(xué)，機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程式102了解軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題、掌握關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算、笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃、規(guī)劃軌跡的實(shí)時(shí)生成的方法及應(yīng)用3030課程目標(biāo)2六、教學(xué)反饋教學(xué)過程中包含3紙質(zhì)作業(yè)和2次項(xiàng)目仿真，所有作業(yè)及仿真要求每個(gè)同學(xué)都完成，并上交批改，作業(yè)完成情況在課內(nèi)集體講解反饋，仿真項(xiàng)目在課內(nèi)抽查演示，課外驗(yàn)收答疑。個(gè)別反饋采用QQ個(gè)別反饋的形式。七、推薦教材與參考資料（一）推薦教材1